临时应急医院建设中的智能化系统设计

杨光明， 闫 豪

(中国建筑西北设计研究院有限公司，西安 710018)

0 引言

某公共卫生中心(临时应急医院)是抗击新冠肺炎疫情初期在极短的时间里设计并建设完成的传染病类型公共卫生建设项目。作为全程参与项目设计、施工、验收的设计人员，笔者对于项目特点及建设过程中遇到的重点难点问题有着较为深刻的体会。因此，特别以该项目为例，就传染病类型临时应急医院中的智能化系统设计进行介绍，并对智能化系统与技术的应用进行分析，以供参考。

1 项目概况

该项目建筑主体是采用集装箱箱房拼装组合而成的单层建筑。按照传染疾病医院标准，采用三区两通道设计，即清洁区、半污染区、污染区和医护通道与病员通道。该项目建筑面积2.7万m2，设计有9个病区及ICU病区(共计475个住院床位)、医技楼(手术室、门诊、检验、化验、影像检查等科室)、后勤保障、物资库、医护人员公寓等。智能化系统对于保障医院业务系统正常运行、医疗救治工作顺利开展等起着至关重要的作用。图1所示为项目总体布置平面及智能化系统主干路由示意图。

图1 总体布置平面及智能化系统主干路由示意图

作为传染病类型的临时应急医院项目建设，以快速、高效、实用、易实施为基本原则，笔者所在项目团队确定本工程智能化系统主要包括：计算机网络及综合布线系统、视频安防监控系统、门禁管理及控制系统、病房医护对讲系统、公共广播系统、院区出入口车辆管理系统、病区差压检测系统。下文将就这些子系统进行详细介绍。

2 计算机网络及综合布线系统

信息中心设在院区清洁区最南端一层。整个综合布线系统结合计算机网络系统进行布线设计及施工。

本工程计算机网络分为医院内部局域网(内网)、社会公共网(外网)、智能化设备专网三个物理上完全隔离的信息化网络系统。另外在ICU病区、公共走廊等区域设有内网和外网的Wi-Fi接入，满足移动设备对信息化系统的接入需求。其中，内网、外网均采用双核心双链路以及接入层与核心层的两层网络架构，保证医院所依赖的网络信息化系统可靠稳定运行；其主干光缆均采用万兆光纤传输，外网接入采用光纤由城市通讯网络引来，并经院区内独立设置的电信接入机房后，引至本项目的信息中心机房。接入层网络交换机柜配出的水平网络通讯线路采用六类四对八芯线穿管或在弱电线槽内敷设，水平子系统采用六类线路，用户端口100M/10M自适应网络，为医院的门诊、住院、ICU、手术室、治疗、办公等活动提供方便、畅通的信息保障。图2所示为计算机网络内网拓扑图。

图2 计算机网络内网拓扑图

ICU病区共设有34个患者床位和1个护士站，并单独设有一个接入交换机，采用万兆光纤与院区信息中心机房直接连接，负责本病区所有医生、护士办公及患者监护所需的信息接入。整个ICU病区采用基于内网的无线网络全面覆盖，方便未来增加诊疗设备或监护设备时所需信息系统服务的接入需求，其中，护士站内设有10个内网信息点和5个语音点；每一个患者床位设有4个内网信息点。

此外，医生办公室、护士办公室、诊室、登记室、血库均按照医院的需求留有数量不等的内网、外网信息点，并有一定量的富余作为备用。病房内每一个床位留有一个内网信息点和一个语音点。影像中心、医技设备控制室、手术室网络布线均采用1 000M 光纤到桌面。接诊大厅等公共区域预留有一定数量的内网网络出线口，作为医疗信息查询自助终端机使用。

3 视频安防监控系统

视频安防监控系统中心机房设在院区内2#办公楼一层，智能化设备专网核心交换设备及存储设备均设于安防监控中心。智能化设备专网采用双核心双链路、万兆光纤传输，拥有接入层与核心层的两层网络架构，支持包括视频监控、门禁管理、停车场管理等各系统在内的整个安防监控系统传输，保证所有安防监控系统高效运行。结合摄像机、门禁主机、车辆出入口管理主机等末端设备具体设计进行布线系统设计及施工时，末端布线采用六类线路，摄像机采用POE供电。

安防监控中心设有网络机柜、总控制台、大屏幕显示、打印机、UPS电源系统等。其中，核心交换机、流媒体服务器、视频解码器、视频安防监控软件、网络视频存储服务器及操控服务器均安装在网络机柜内；视频监控操作、门禁管理控制、车辆出入口管理控制键盘均安装在总控台上；大屏幕显示采用15台46″液晶屏拼接。总控台完成对摄像机控制及视频存储、显示切换，同时结合门禁管理系统、车辆出入口管理系统以及视频监控系统软件的动态捕捉功能、异常行为报警功能、虚拟周界防范设定功能等，构成一个完整的安防监控网络。

此外，在总体上主要出入口、道路、周界围墙、患者外走廊、重要设备机房、门诊出入口、病区出入口设有视频监控枪式摄像机；在医护清洁走廊、医护半污染走廊、患者外走廊、血库、档案室等处设有视频监控半球摄像机；结合医院护理工作的需要，ICU 病区内每一个患者床位设有监护用半球摄像机，并根据授权进行医护管理和安防管理；结合医院管理工作的需要，手术室内设有全景摄像机和术野摄像机，并根据授权进行医护管理和安防管理。

4 门禁管理及控制系统

门禁管理及安防报警系统主机及总控设备安装在2#办公楼一层安防中心，通过门禁管理实现清洁区、半污染区、污染区的有效控制。安防中心总控台设置有系统管理主机、显示器、报警接口器、操作控制盘及UPS电源，完成对所有门禁控制器的联网控制。门禁现场设备配有门禁控制器、非接触式读卡器、电磁锁、开关等。通过设置的智能化专网将每一个门禁控制器的控制信号及状态信号上传到安防中心的系统管理主机，实现管理主机对每一个终端门禁的监视管理，同时每一个终端门禁控制器接收授权IC卡的指令信息，并将IC卡的进入信息通过网络传输总线传送到监控中心，进行储存、记录。

由院区进入门诊区、病区、手术室、影像检查的所有大门均设有门禁控制器；医护清洁走廊中相邻两个病区之间的通道门设有门禁控制器；病房通往患者走廊(半污染区)的房间门均设有门禁控制器；医护走廊(清洁区)进入医护走廊(半污染区)、医护走廊(清洁区)进入患者走廊(半污染区)的通道门设有门禁控制器；ICU病区、手术室、检验科、血库、接诊区、门诊收费、药房、档案室、信息中心等处设有门禁控制器。门禁设备控制箱应安装在病房、ICU病区、手术室区域以外的清洁走廊、半污染走廊等公共场所，便于日常运维及巡检，保证任何情况下(包括设备维修等)诊疗场所的环境压力梯度及洁净度的要求。图3所示为病房门禁控制器安装示意图。

图3 病房门禁控制器安装示意图

5 其他智能化子系统

5.1 病房医护对讲系统

病房医护对讲系统基于智能化专网的网络型式，实现住院病人与护士站之间的通讯呼叫，减轻医护工作的压力，同时提高医护工作的效率及质量。

病房对讲门口机与护士站管理主机之间通过智能化专网进行网络通讯。病房的求助信号或对讲信号经过门口机后，实现患者与护士站之间的呼叫通讯；管理主机根据医院HIS系统信息，进行病房定位、语音提示、患者信息显示、呼叫转移等。

每一个病区一套病房医护对讲系统，每一套病房医护对讲系统配置方案为：医护对讲管理主机(网络型)安装在病区护士站；医护对讲门口机(网络型)安装在医护走廊内病房门口；床头呼叫分机安装在病房床头治疗带上；求助开关安装在病房卫生间。

护士站的医护对讲系统管理主机设有网络通讯接口，接入医院的HIS系统，接收患者的诊疗信息及其他所有信息。另外管理主机预留无线发射机以实现医护对讲有线与无线的切换。

5.2 公共广播系统

公共广播采用基于智能化专网的两层系统架构。在医护清洁走廊、医护半污染走廊、接诊大厅等处设有扬声器，平时播放CD、数字U盘、网络音频、MIC等背景音乐、广播业务、特定呼叫，在特殊情况下可以强切为紧急广播或消防广播。

整个院区在2#办公楼一层安防中心设有一个广播总站，对全院进行统一的广播播放。广播总站由网络交换机、广播主机、前置功放、CD播放器、数字调谐器、广播分区控制盘、MIC、消防通讯接口等组成。

每一个病区(包括ICU病区)设有一个广播分站，设有分区功放、编码控制器、广播分机等，可以针对本病区进行独立的业务播放；按照病区划分扬声器的配线回路，每一个病区的医护走廊(半污染区)、清洁走廊划分为一个广播回路，统一接入到本病区的广播分站。

5.3 院区出入口车辆管理系统

整个院区设有四个车辆出入口，为避免车辆的交叉传染，不同使用功能的车辆有严格的动线管理要求，在安防监控中心对特殊车辆如垃圾清运车、救护车等进行越界或越区域监控，不允许在院区内随意通行。

在每个车辆出入口设有一套出入口车辆管理控制机，四个车辆管理控制机与设在院区信息中心的车辆管理交换机、服务器及存储设备组成一个院区车辆管理系统。出入口车辆管理控制机将采集到的车辆进出信息上传至设在院区信息中心的管理服务器，对不同车辆设定权限，通过车辆识别、车牌识别，确定并限制其活动区域，实现出入口车辆放行管理及车辆违规报警或越限报警。

四个车辆出入口(图1)功能划分为：出入口1为医疗垃圾及废弃污物清运车辆出入口；出入口2为主出入口，为门诊患者车辆、救护车出入口；出入口3为医务人员及工作人员车辆出入口；出入口4为后勤保障及物资供应车辆出入口。

5.4 病区差压检测系统

应急传染病医院空调通风系统的正常运行非常重要，保证医院清洁区、半污染区、污染区之间一定的压力梯度是项目成败的关键。对于传染病医院差压检测与控制有两种形式的产品支持。

(1)电子式微差压检测表：工作电压为直流24V，由监控主机集中提供供电电源。检测表通过配套供应的压力采样管采集高压区和低压区两个空间区域的压力信号，内部的差压变送器将差压值转换成标准电信号4～20mA或0～10V，同时电子式微差压检测表本体配有显示屏直接显示差压数字值。

可将该监测表设置在病区医护走廊(半污染区)与病房(污染区)之间、门诊医护走廊(清洁区)与ICU病房(污染区)之间、医技控制室(清洁区)与检查室(污染区)、负压手术室内外等处，检测表检测并显示污染区与半污染区、清洁区与污染区相邻区域之间的差压值，并将差压值以标准电信号的形式上传给就近设置的数据采集器。数据采集器通过总线连接及传输方式，将采集到的差压信号值上传至本病区护士站的系统管理主机。在系统管理主机实现对病区差压值的存储、分析、预警、超限报警管理，并生成工作报表等。图4所示为病房-医护走廊差压监测系统图。

图4 病房—医护走廊差压检测系统图

(2)机械式差压检测表：利用机械工作原理实现差压值的差压指示，无需工作电源。通过压力采样导管采集高压区与低压区的压力信号进入检测表内密闭的差压膜盒，差压膜盒根据不对称的压力值拨动分隔差压膜盒中间的分隔机械机构，依据机械原理设计实现内部分隔机构与显示机构的联系，从而实现差压值的指针指示。

作为临时应急医院，由于疫情紧迫，致使项目建设工期短、产品供货物流渠道受阻，最后，项目团队选择了能够及时供货的机械式差压检测表。虽然能够实现差压值的准确检测，但是要求运维管理人员、医护人员每天定时巡查检测表，并对差压检测值做好工作记录。对于差压值发生变化或超限不达标时，需及时报告，并按照预案对送排风系统进行相应的控制操作。

6 结束语